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膨润土易吸收空气中水分形成结合水。以高庙子膨润土为实验对象,研究了土样在不同烘干温度、烘干时间、环境相对湿度、土厚、表面积下的吸湿规律。研究结果表明:110℃烘干条件下,烘干8h,土样质量可达到稳定;增加接触面积,不会增加其吸湿率;吸湿量与初始烘干温度以及环境相对湿度正相关。土样吸湿存在深度效应,越下层的土样吸湿能力越弱。4mm深度以下土层对空气中水分子的吸附能力很弱,吸湿主要集中在上层。Peleg模型拟合吸湿过程较好。20g膨润土在110℃烘干,再置于相对湿度55%和82%环境下吸湿,2min时强结合水的吸收基本完成,受环境相对湿度的影响较小,吸湿平衡时自由水、弱结合水以及强结合水的含量分别为7.873%、0.749%、1.316%和9.408%、1.128%、1.412%,结合水膜厚度分别为5.56?和7.71?。 相似文献
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为研究土壤水分的蒸发机理,自主开发了大型环境箱试验装置,并以枫丹白露砂土为研究对象,室内模拟土壤水分的蒸发过程。该试验在控制大气参数和保持土壤底部水位稳定的条件下,对蒸发过程中大气参数(空气温度、相对湿度和流量)和土壤参数(土壤温度、基质吸力和体积含水量)的变化,特别是土壤表面基质吸力的变化进行了研究。同时根据试验结果对蒸发速率及累积蒸发量进行了计算分析。研究结果表明:蒸发主要限制在土壤浅层区域,浅层土壤的体积含水量和温度的变化均较大;空气温度和土壤蒸发过程对土壤温度的变化具有较大的影响;土壤表面空气相对湿度与蒸发过程具有相关性;土壤基质吸力随着蒸发的进行逐渐增大;实际蒸发速率呈现3个阶段。 相似文献
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为研究土壤水分的蒸发机理,自主开发了大型环境箱试验装置,并以枫丹白露砂土为研究对象,室内模拟土壤水分的蒸发过程。该试验在控制大气参数和保持土壤底部水位稳定的条件下,对蒸发过程中大气参数（空气温度、相对湿度和流量）和土壤参数（土壤温度、基质吸力和体积含水量）的变化,特别是土壤表面基质吸力的变化进行了研究。同时根据试验结果对蒸发速率及累积蒸发量进行了计算分析。研究结果表明:蒸发主要限制在土壤浅层区域,浅层土壤的体积含水量和温度的变化均较大;空气温度和土壤蒸发过程对土壤温度的变化具有较大的影响;土壤表面空气相对湿度与蒸发过程具有相关性;土壤基质吸力随着蒸发的进行逐渐增大; 实际蒸发速率呈现3个阶段。 相似文献
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针对盐碱化土壤地表蒸发速率研究的不足,以表层土壤为研究对象,采用土壤蒸发试验和数学模型相结合的方法分析了溶质势对地表蒸发速率的影响。结果表明:当土壤中盐分没有沉淀结晶时,溶质势是盐分引起地表蒸发速率降低的主要原因;溶质势越低,蒸发速率下降比例越大,该下降比例与溶质势有近似线性关系,但同时还受到空气温度与相对湿度、土壤温度以及土壤基质势等因素的影响;当表层土壤存在水盐补给时,地表蒸发速率总是变化趋向于水分补给速率,但含盐土壤蒸发速率变化较慢,而且若补给水分中含盐,那么其稳定蒸发速率会低于水分补给速率。 相似文献
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新疆罗布泊地区凝结水试验 总被引：8，自引：1，他引：7
采用称重法,在高含盐量的罗布泊北部凹地首次进行了凝结水的野外监测,根据监测数据分析了罗布泊地区凝结水的生成规律.研究结果表明罗布泊存在凝结水;2005年7月、10月、12月3次监测时期里日均凝结水量分别为0.293,0.127,0.275 mm;凝结水来源于空气中的水气和深部土壤水分;发生的时间基本在晚上22∶00至次日凌晨8∶00;影响凝结水产生的主要因素为近地面大气温度与地表土壤温度差、空气相对湿度、冻结期等,土壤的高含盐量也有利于凝结水的生成. 相似文献
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鄂尔多斯风沙滩地区土壤凝结水试验研究 总被引：7，自引：0，他引：7
鄂尔多斯风沙滩地区,常年干旱少雨,蒸发强烈,地下水资源消耗主要源于表土蒸发.而土壤凝结水的形成与转化又与表土蒸发之间存在着十分密切的关系.作者在内蒙古自治区乌审旗气象局院内,采用自制的笼屉式测渗仪进行土壤凝结水的观测试验研究,测量方法为称重法.并同步观测地表以上50cm处的空气温湿度以及地表和地表以下5cm、10cm、15cm、20cm、30cm、40cm、50cm处的土壤温度.通过试验,初步探明了该区土壤凝结水的形成与转化的基本过程,以及土壤凝结水的转化与气象因素之间的相关关系. 相似文献
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西北地区沙丘凝结水形成机制及对生态环境影响初步探讨 总被引：17，自引：1，他引：17
西北地区沙漠及荒漠化地区，包气带的水分来源除来自大气降水外，还来自凝结水，凝结水对包气带中水分的保存、运移及荒漠植被生态起到至关重要的作用。作者在甘肃省河西走廊高台县西的流动沙漠边缘的半固定沙丘上，采用TSCⅡ智能化土壤水分快速测试仪，SN2202数字温度计、CENTER1300相对湿度仪进行了凝结水观测试验。对沙丘表层0～30cm范围内的气温、地表温度、地温和含水量进行连续观测，每2h观测一次，试验历时5d。试验结果表明，在西北沙漠、荒漠化地区有凝结水存在，它的形成不仅对包气带中水分的保存及分布起着重要的作用，并且对维系荒漠化地区的植被生态系统的稳定至关重要。并对凝结水形成机制进行了初步探索；初步确定，日气候变化造成的地表温度与地温温差是凝结水形成的主控因素，包气带中的含水量分布则控制着凝结水的多寡，凝结水主要出现在干沙层与湿润砂层界面上。 相似文献
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莫高窟气候干燥,窟内壁画地仗层常处于低含水率、高吸力的状态,受到洞窟环境湿度波动的影响较大。为了进一步了解湿度影响下地仗层土体中吸附水以及吸力变化特征,本文通过蒸汽吸附法测试莫高窟不同地仗层高吸力段内的土水特征曲线,并且根据测试结果分析土体中由于范德华力与毛细凝聚作用产生的不同吸力的变化特征;同时进一步利用蒸汽吸附法测试了含NaCl地仗层土水特征曲线并探讨水汽吸附过程中渗透吸力特征;此外利用热重分析方法测试地仗层土体中在范德华力与毛细凝聚作用下所吸附水分的特征。结果表明:地仗层水汽吸附过程中土体内大部分基质吸力来自于毛细凝聚作用,土颗粒分子间范德华力仅在含水率极低的情况下为土体提供比较明显的吸力,湿度影响下地仗层水汽吸附过程中土体内渗透吸力仅在外界环境湿度大于地仗层中盐分的潮解临界湿度时才比较明显;地仗层土体所吸附的水分大部分以弱结合水形式存在,并且地仗层中澄板土含量越高,弱结合水临界含水率越大。结论可以为湿度影响下的壁画病害机理以及地仗层中水汽运移等问题的研究提供理论基础。 相似文献
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Xu-Sheng Wang Li Wan Jizhong Huang Wenbing Cao Fei Xu Pei Dong 《Environmental Earth Sciences》2014,72(8):3079-3088
Deterioration of grottoes induced by the negative impacts of the variable temperature and moisture conditions has been an important issue in the conservation of heritage sites in China. In this case study, the spatial distributions and varying patterns of moisture and temperature in the caves of Yungang Grottoes, China, were investigated. The relative air humidity was approximately 100 % in the deep zone of the unsaturated surrounding rocks of the grottoes where the temperature remained almost steady at around 9.4 °C. However, the indoor air temperature, relative humidity, and rock surface temperature in the caves varied significantly because of the active exchange of the air with the outside atmosphere. The condensation water appeared on cave walls in the summer when the dew point in the air was higher than the rock surface temperature. Preliminary assessments with a special collection device indicated that the thickness of the transient condensation water could reach 0.03–0.10 mm on the back wall of a cave. The occurrence of this condensation water is expected to worsen salt deterioration of the sculptures in the grottoes. As revealed by long-term observations, a wooden building in front of a cave can weaken the indoor air temperature fluctuation and reduce the condensation water, and consequently, prevent the negative effects of the microclimate for the sculptures. 相似文献
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XIN-PING WANG YAN-XIA PAN RUI HU YA-FENG ZHANG HAO ZHANG 《Journal of Earth System Science》2014,123(2):297-305
Characteristics of water vapour condensation, including the onset, duration, and amount of water vapour condensation on moss-dominated biological soil crust (BSC) and dune sand were studied under simulated conditions with varying air temperature and relative humidity. The simulations were performed in a plant growth chamber using an electronic balance recording the weight of condensation. There was a positive linear correlation between the water vapour condensation and relative humidity while the mean temperature was negatively linearly related to amounts of water vapour condensation for both soil surfaces. The amount of water vapour condensation on BSC and dune sand can be described by the difference between air temperature and dew point with an exponential function, indicating that when the difference of air temperature and dew point exceeds a value of 35.3?C, there will be zero water vapour condensed on BSC. In contrast, when the difference of air temperature and dew point exceeds a value of 20.4?C, the water vapour condensation will be zero for dune sand. In general, when the air is fully saturated with water and the dew point is equal to the current air temperature, the water vapour condensed on BSC attained its maximum value of 0.398 mm, whereas it was 0.058 mm for dune sand. In comparison, water vapour condensed on BSC was at a relatively high temperature and low relative humidity, while we did not detect water vapour condensation on the dune sand under the similar conditions. Physical and chemical analyses of the samples pointed to a greater porosity, high content of fine particles, and high salinity for BSC compared to the dune sand. These results highlight that soil physicochemical properties are the likely factors influencing the mechanism of water vapour condensation under specific meteorological conditions, as onset was earlier and the duration was longer for water vapour condensation on BSC in comparison with that of dune sand. This contributed to the greater amount of vapour absorbed on BSC compared to the dune sand under an identical meteorological condition. The feedback of water vapour condensation on BSC formation and its contribution to sustain the revegetation desert ecosystems was discussed. 相似文献
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土体-大气相互作用是指在多种气象要素共同驱动下,地表浅层土体与大气之间进行物质交换与能量传递的复杂过程.受全球气候变化影响,近年来极端气候事件频发.土体的工程性质在日益严峻的气候环境下发生剧烈变化,产生了大量滑坡灾害,给岩土和地质工程领域带来许多新挑战.系统总结了降雨、气温、空气湿度、风以及太阳辐射5个主要气象要素影响边坡稳定性的机制,分析了土体龟裂、地表植被和土体-大气相互作用之间的关联效应.通过介绍各因素在改变边坡稳定性过程中发挥的作用,构建了一个包括气象要素、土体龟裂以及地表植被的土体-大气相互作用分析体系.该体系为今后土体-大气相互作用下土质边坡稳定性研究确定了关键研究问题,所揭示的作用机理可为今后同类研究提供参考.针对该课题的研究现状,笔者提出了今后的研究方向和重点,包括土体-植被-大气相互作用的理论模型、气候作用下冻土坡体失稳机理、极端气候工程地质作用的生态调控措施三个方面. 相似文献
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On the effect of moisture bonding forces in air-dry soils on threshold friction velocity of wind erosion 总被引：5，自引：0，他引：5
SUJITH RAVI TED M. ZOBECK† THOMAS M. OVER‡ GREGORY S. OKIN PAOLO D'ODORICO 《Sedimentology》2006,53(3):597-609
Wind erosion is a dominant geomorphological process in arid and semi-arid regions with major impacts on regional climate and desertification. The erosion process occurs when the wind speed exceeds a certain threshold value, which depends on a number of factors including surface soil moisture. The understanding and modelling of aeolian erosion requires a better understanding of the soil erodibility associated with different moisture conditions. In arid regions during the dry season, the atmospheric humidity plays an important role in determining the surface moisture content and the threshold shear velocity. By a series of wind tunnel tests and theoretical analyses, this dependence of threshold velocity on near surface air humidity is shown for three soils of different textures: sand, sandy loam, and clay loam. The results show that the threshold shear velocity decreases with increasing values of relative humidity for values of relative humidity between about 40% and 65%, while above and below this range the threshold shear velocity increases with air humidity. A theoretical framework is developed to explain these dependencies assuming an equilibrium between the surface soil moisture and the humidity of the overlying atmosphere. The conditions under which soil-atmosphere equilibrium occurs were tested experimentally in the laboratory for different soils in order to determine the effect of grain surface area and texture on the time required to reach equilibrium starting from different initial conditions. 相似文献
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壁画的病害对壁画的长期保存和日常维护造成了极大的威胁,水带动易溶盐的迁移是导致壁画病害最主要的原因之一。地仗层作为壁画最直接的载体,其土-水特性关乎着壁画病害的形成与发育。为了研究壁画地仗层的土-水特性,根据莫高窟壁画地仗的物质组成制作了模拟地仗,采用压力板法和蒸汽平衡法分别对模拟地仗进行土-水特性试验,获得了全吸力范围的壁画地仗的土-水特征曲线,并用Van Genuchten（VG）模型和Fredlund-Xing（FX）模型对土-水特征曲线进行拟合。试验结果表明：不同组分的模拟地仗试样的土-水特征曲线有所差异,粗泥层与细泥层土-水特征曲线形态上差异并不明显;同等吸力下粗泥层含水率高于细泥层,在高吸力段粗泥层具有突变性释水的特点;对高吸力段地仗试样土-水特征曲线变化趋势的分析表明,在日常维护中莫高窟洞窟内湿度不应高于58%,湿度宜保持稳定,不应有较大波动;综合全吸力段上的试验数据进行拟合可以获得精度较高的壁画地仗的土-水特征拟合曲线。 相似文献
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为了了解豫西鸡冠洞岩溶区不同尺度下水-土-气的中CO2的变化特征,探究CO2在岩溶关键带系统的运移关系,2019年5月至2020年10月,利用固态传感器对河南鸡冠洞上覆土壤取样点进行高时间分辨率监测,每隔15 min采集一次数据。结合每月采集洞内空气CO2浓度数据、每月测定洞穴水水化学指标数据及每月监测的降水、气温数据进行全面系统地分析。结果表明:①土壤CO2浓度、洞内空气CO2浓度和洞穴水水化学指标具有明显的季节性变化特征,均表现为夏秋高冬春低;②土壤CO2浓度在昼夜尺度下,白天高于夜晚,夏季的昼夜差值最大,冬季的昼夜差值最小,且昼夜变化滞后气温、土温变化约6 h;③洞内CO2浓度变化、洞穴水离子浓度和水化学指标在昼夜变化上具有同步性;④强降雨条件下（单场降雨量为42.2mm）,土壤水分和土壤温度能及时响应降雨变化,而土壤CO2浓度对降雨的响应滞后2 h。洞穴水、洞穴CO2浓度对降雨的响应与土壤CO2具有相似性;⑤基于月均值的土壤CO2浓度与土壤温度、土壤湿度的相关系数分别为0.67、0.031。垂直方向上,CO2浓度变化依次为土壤>洞穴>空气。昼夜尺度上,土壤CO2浓度变化滞后于气温、土壤温度变化,其原因是受上覆植被光合作用强度影响。CO2在洞穴水运移中以脱气沉积为主,补给洞内空气CO2浓度。在强降雨过程中,土壤CO2浓度变化受控土壤的温度和湿度;而在更长时间尺度上,土壤CO2浓度变化更多地受土壤温度影响,土壤湿度对其影响较小。 相似文献
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敦煌莫高窟洞窟围岩渗透特性研究 总被引：4，自引：0，他引：4
敦煌莫高窟壁画受自身材质和自然环境等的影响,已经保存了1000多年的壁画产生起甲、酥碱、空鼓、壁画大面积脱落等多种病害。多项研究已经证明,这些病害主要是由于水盐运移导致的,水汽在岩体内的运移促使盐分在壁画表面富集是造成石窟病害主要原因之一。通过石窟围岩的渗透性研究可以解释水汽运移的规律,研究壁画病害形成的机制。在研究中应用原位定水位渗透试验测得了莫高窟洞窟围岩不同地层岩组的渗透系数,并通过高密度电阻率法监测原位渗透试验、X射线CT计算岩石孔隙比等多种方法和手段研究莫高窟围岩的渗透性,认为敦煌莫高窟围岩不同地层具有不同的渗透性,因此,即便处于同一地层岩组,渗透系数也有较大差别;在莫高窟围岩中存在渗透性好的地层,使水汽通过这些地层岩组向洞窟内运移成为可能;鉴于文物的特殊性等原因,在无法直接测得围岩渗透性的情况下,高密度电阻率法和X射线CT扫描是了解围岩渗透特性有效的办法。 相似文献
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Lihe Yin Yangxiao Zhou Jinting Huang Jochen Wenninger Guangcai Hou Eryong Zhang Xiaoyong Wang Jiaqiu Dong Jun Zhang Stefan Uhlenbrook 《Environmental Earth Sciences》2014,71(12):4997-5006
Sap flow (SF)of a willow tree, meteorological variables, soil water content, and water table depth were measured during the growing period from mid-April to October, 2011 in the semi-arid Hailiutu River catchment, Northwest China. The measurements of SF showed diurnal fluctuations in sunny days and seasonal changes from 1.65 l/h in mid-April to 33 l/h in July. At hourly scale, SF is significantly correlated with net radiation, followed by air temperature, relative humidity, and wind speed. At daily scale, air temperature affects the dynamics of SF significantly. Daily SF correlates positively with net radiation and negatively with relative humidity. There is no correlation observed between daily SF and wind speed. The measurements of SF do not indicate water stress although the experimental period is dry. Correlation analysis shows that SF is strongly correlated with soil moisture and water table depth, indicating the willow tree uses both soil water and groundwater for transpiration. 相似文献